Спиральная антенна
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
у антенны
Рабочий диапазон длин волн: lmin=0.48 m
lmax=0.64m
Dl=24.5%
Ширина диаграммы направленности по уровню половинной мощности - 40 градусов
Расчет геометрических размеров антенны
Выберем среднее значение длины волны из заданного диапазона :
=м 5.6)
На основании экспериментальных исследований были получены следующие эмпирические формулы, справедливые для 5<n<14 и 120 <a<150:
Ширина диаграммы направленности по половинной мощности, выраженная в градусах:
(5.7)
Коэффициент направленного действия(КНД) в направлении ее оси:
(5.8)
Входное сопротивление
Шаг спирали можно найти из условия (5.2), если необходимо получить круговую поляризацию, либо из (5.4), для получения максимального КНД.
- Пусть нам необходима круговая поляризация, тогда
Чтобы излучение антенны было осевым примем длину витка спирали равной средней длине волны заданного диапазона:
=м(5.9)
шаг спирали равен
=м(5.10)
Угол намотки витков будет равен:
=12.69 (5.11)
a-удовлетворяет условию 120 <a<150, значит мы можем применить формулы, полученные на основании экспериментальных исследований:
Для нахождения длины антенны, выразим l=nS из (5.7) при удовлетворении условия (5.9):
=0.946м(5.12)
А значит число витков равно:
=(5.13)
Для дальнейших расчетов округлим число n до целого: n=8, тогда
=nS=0.986м(5.14)
Радиус спирали будет равен (см.рис.5.1):отсюда
- =0.087м (5.15)
- Длина провода для намотки спирали будет равна:
- =м(5.16)
- Коэффициент направленного действия:
- = 19.8(5.17)
- Входное сопротивление антенны в режиме осевого излучения остается чисто активным, так как в этом режиме в проводе спирали устанавливается режим бегущей волны.
- =140 Ом
- Пусть нам необходимо получить максимальный КНД, тогда
=(5.18)
шаг спирали равен
=(5.19)
Угол намотки витков будет равен:
=13.23(5.20)
a-удовлетворяет условию 120 <a<150, значит мы можем применить формулы, полученные на основании экспериментальных исследований:
Для нахождения длины антенны, выразим l=nS из (5.7) при удовлетворении условия (5.18):
=м (5.21)
А значит число витков равно:
=5.546(5.22)
Для дальнейших расчетов округлим число n до целого: n=6, тогда
=nS=0.846м(5.23)
Радиус спирали будет равен:
=0.095м(5.24)
Длина провода для намотки спирали будет равна:
=м(5.25)
Коэффициент направленного действия:
=(5.26)
Входное сопротивление
=154 Ом
Для обоих случаев:
Диаметр диска экрана принимается равным (0.9-1.1)lср
=(5.27)
Диаметр провода спирали выбирается порядка (0.03-0.05)lср
=(5.28)
Расчет диаграммы направленности:
Приближенно можно считать, что амплитуда бегущей волны в спирали постоянна. Тогда диаграмма направленности антенны может быть представлена произведением диаграммы направленности одиночного витка на диаграмму направленности решетки из n ненаправленных излучателей, где n - число витков:
,(5.29)
где q - угол относительно оси спирали.
Это приближение справедливо тем больше, чем больше витков n имеет спираль и чем меньше шаговый угол a.
Диаграмма направленности одиночного витка приближенно описывается выражением
.(5.30)
Множитель решетки, как известно, равен
.(5.31)
Применительно к спиральной антенне
,
где
- сдвиг фаз между токами соседних витков. Учитывая, что С/V1=1.22, для расчета диаграммы направленности цилиндрической спиральной антенны получим следущее приближенное выражение:
В итоге при получении максимального КНД, будем иметь диаграммы направленности для трех значений длин волн: lmin, lср, lмах:
При получении круговой поляризации, будем иметь диаграммы направленности для трех значений длин волн: lmin, lср, lмах:
Согласование антенны с коаксиалом(Zв=75 ом)
Согласовать антенну с коаксиалом можно несколькими способами:
- Согласование четвертьволновым трансформатором:
Согласование антенны с входным сопротивлением Z3=120 Ом с коаксиалом Z1=75 Ом осуществляют куском коаксиала с =95 Ом, длиной L==0.14м, а антенны с входным сопротивлением Z3=154 Ом с коаксиалом с =110 Ом
- Согласование коаксиальной конической линией
Согласование осуществляют неотражающими конусами, длиною в целое число полуволн, путем выполнения проводников в виде соответствующих линейных конусов. Причем чем больше длина согласующего звена(укладывается больше полуволн), лучше будет осуществляться согласование с антенной.
6. Выводы по проделанной работе
спиральный антенна излучение поляризация
В процессе выполнения курсового проекта был проведен расчет однозаходной цилиндрической спиральной антенны: геометрические размеры антенны и характеристики излучения антенны. Так как в основе работы спиральной антенны лежит круговая поляризация, то данный тип антенн относят к широкодиапа